یک “مستند مولکولی” که به ترمیم DNA شکسته کمک می کند

مکانیسم‌های تصحیح خطا برای سلول‌ها بسیار مهم هستند، زیرا با تمام فعالیت‌های سلولی که دائماً در حال انجام است، عملکرد نادرست همیشه ایجاد می‌شود. اما وقتی صحبت از کشتن سلول‌های سرطانی می‌شود، به نفع سلول‌ها است که خطا ایجاد کنند. رادیوتراپی و شیمی درمانی می توانند با شکستن DNA سلول ها باعث نقص سلولی شوند. با این حال، برخی از سلول های تومور دارای ماشین آلات ترمیم DNA فوق العاده کارآمدی هستند که به آنها اجازه می دهد از درمان سرطان فرار کنند.

در مقاله ای که در گزارش های سلولیاسکار لیورکا از CNIO، فرناندو مورنو-هررو از CNB و پوری فورتس از CIMA-دانشگاه ناوارا اکنون عملکرد یکی از این سیستم‌های تعمیر خارق‌العاده را فاش کرده‌اند: یک پایه مولکولی که برای اولین بار در عمل نشان داده شده است. با استفاده از تکنیک جدید نانوتکنولوژی

در سرطان کبد با بدترین پیش آگهی

چند سال پیش، تیمی به رهبری تیم Puri Fortes کشف کردند که حدود نیمی از بیماران مبتلا به سرطان کبد (شایع ترین نوع سرطان کبد) یک مولکول RNA به نام NIHCOL تولید می کنند که عمدتاً در تهاجمی ترین تومورها یافت می شود و با آن مرتبط است. یک پیش آگهی ضعیف فورتس، لیورکا و مورنو-هررو به این نتیجه رسیدند که NIHCOL در کمک به ترمیم DNA شکسته بسیار موثر است، به همین دلیل است که رادیوتراپی در تومورهایی که در آن وجود دارد کمتر موثر است. با حذف NIHCOL، سلول های سرطانی تحت درمان با رادیوتراپی راحت تر می میرند.

با این حال، مکانیسم مولکولی که NIHCOL به وسیله آن ترمیم شکستگی های DNA را تسهیل می کند، شناخته نشده بود. این مقاله به تازگی منتشر شده است گزارش های سلولی توضیح می دهد: NIHCOL پلی را تشکیل می دهد که قطعات DNA شکسته را به هم متصل می کند.

Llorca و Moreno-Herrero توضیح می‌دهند: «NIHCOLE به طور همزمان با پروتئین‌هایی که دو انتهای DNA تکه‌تکه‌شده را تشخیص می‌دهند، تعامل می‌کند، گویی آنها را به هم متصل می‌کند».

درک این مکانیسم ممکن است به توسعه استراتژی هایی برای مبارزه با سرطان های کبد با بدترین پیش آگهی کمک کند. محققان می گویند: «استفاده از داروهای مهارکننده NIHCOL ممکن است نشان دهنده درمانی جدید برای رایج ترین شکل سرطان کبد باشد.

نانو موچین مغناطیسی برای کشش DNA

برای درک نحوه عملکرد NIHCOL، گروه فرناندو مورنو-هررو از موچین های مغناطیسی استفاده کرده است، یک تکنیک نانوتکنولوژی که امکان بررسی خواص فیزیکی مولکول های جداگانه را فراهم می کند.

محققان یک مولکول DNA طراحی کرده اند که DNA شکسته شده را تقلید می کند و به آنها امکان می دهد اتصال بین دو انتهای قطعه قطعه شده را تشخیص دهند. ابتدا یک مهره مغناطیسی کوچک در مقیاس هزارم میلی متر را به یک انتهای DNA متصل می کنند و سپس از نانوموچین مغناطیسی برای کشیدن آن انتهای DNA استفاده می کنند. طول DNA کشیده شده نشان می دهد که آیا این یک مولکول DNA بازسازی شده است که در آن انتهای شکسته DNA به هم متصل شده است یا اینکه هنوز شکسته است.

برای نویسندگان گزارش های سلولی در مقاله، این داده ها نشان می دهد که NIHCOL “با کمک به سلول های تومور در ترمیم شکستگی های DNA، مزایایی را به سلول های تومور می بخشد، در نتیجه تکثیر بدخیم سلول های سرطانی را با وجود تجمع آسیب DNA ناشی از استرس تقسیم سلولی حفظ می کند.”

‘Junk DNA’ که دیگر آشغال نیست

NIHCOL یک پروتئین سنتز شده توسط یک ژن نیست، بلکه یک مولکول RNA است. این بخشی از چیزی است که زیست شناسان دو دهه پیش، زمانی که ژنوم انسان در حال تعیین توالی بود، DNA ناخواسته نامیدند. در آن زمان آنها به اشتباه معتقد بودند که این DNA بی فایده است.

یورکا توضیح می دهد: “یکی از اصول اساسی زیست شناسی این است که اطلاعات موجود در هر ژن، در DNA، به پروتئین ترجمه می شود. بنابراین دانشمندان وقتی متوجه شدند که تنها 2٪ از DNA ما حاوی ژن است، شگفت زده شدند. در دهه گذشته نشان داده شده است که بخشی از این ژنوم تاریک، مولکول‌های RNA بسیار طولانی تولید می‌کند که برخی از آن‌ها عملکرد شایعی در سرطان دارند.»

NIHCOL یکی از این مولکول های طولانی RNA است که اخیراً وجود و عملکرد آن به حدی کشف شده است که زیست شناسان هنوز در شگفتی هستند. همچنین تعجب آور است که تنها یک قطعه کوچک از NIHCOL برای اینکه به عنوان یک پایه مولکولی عمل کند، مورد نیاز است.

نویسندگان این مقاله می‌گویند: «این امکان تولید داروهایی را فراهم می‌کند که این ساختار را مسدود یا مخدوش می‌کنند و در نتیجه کارایی پرتودرمانی یا شیمی‌درمانی را در بیماران سرطانی بهبود می‌بخشند.»